真空斷路器的開(kāi)斷過(guò)程可以分為以下三個(gè)階段:
分閘起始階段(引弧階段):
此階段對(duì)開(kāi)斷性能至關(guān)重要,現(xiàn)代理論證明,蘭州真空斷路器的初分階段(0-3mm),電弧電流總是由集聚型向擴(kuò)散型轉(zhuǎn)變,此過(guò)程轉(zhuǎn)變的越快越好。
加快分閘初始的電弧電流由集聚型向擴(kuò)散型過(guò)程轉(zhuǎn)變,有三種措施:
減少運(yùn)動(dòng)零部件的質(zhì)量:在研制真空斷路器過(guò)程中,減小導(dǎo)電夾來(lái)減小運(yùn)動(dòng)的零部件質(zhì)量,經(jīng)對(duì)比,結(jié)果是初分速度不同程度上有所提高。
增大分閘彈簧彈力,且要使其在分閘初期(0-3mm)發(fā)揮作用。
觸頭壓縮行程盡量的小(2-3mm),使分閘彈簧盡早地參加分閘運(yùn)動(dòng),因?yàn)閭鹘y(tǒng)的斷路器動(dòng)靜觸頭接觸方式皆是插入式,當(dāng)發(fā)生短路電流時(shí),電動(dòng)力使梅花觸指抱緊導(dǎo)電桿,在動(dòng)導(dǎo)電桿的運(yùn)動(dòng)方向分力為零。而真空斷路器的動(dòng)靜觸頭接觸方式為平面接觸,當(dāng)短路電流發(fā)生時(shí)其強(qiáng)大電動(dòng)力對(duì)觸頭運(yùn)動(dòng)是排斥力,這樣觸頭的分離就不必等觸頭壓縮彈簧完全釋放之后由分閘彈簧來(lái)拉動(dòng)了,它的分離和主軸運(yùn)動(dòng)時(shí)間并無(wú)滯后(或滯后甚小),如果壓縮彈簧的行程很小,則分閘彈簧可盡早地參加運(yùn)動(dòng),以便提高初分速度。因此現(xiàn)在研制的真空斷路器的觸頭壓縮彈簧的壓縮就盡量的小(2-3mm),既然初分階段的原動(dòng)力是電動(dòng)力的排斥力,要減小的運(yùn)動(dòng)質(zhì)量范圍就是全部運(yùn)動(dòng)的零部件。
分閘的第二階段(滅弧階段3-8mm):
當(dāng)觸頭分離至3-4mm時(shí),電弧向擴(kuò)散型的轉(zhuǎn)變已完成,此時(shí)是滅弧的大好時(shí)機(jī)(從大量的試驗(yàn)證實(shí)滅弧的
如果此時(shí)電流過(guò)零,有限的金屬蒸汽密度衰減極快,斷口間絕緣強(qiáng)度迅速恢復(fù),開(kāi)斷成功,動(dòng)觸頭的第二階段速度原動(dòng)力是以分閘彈簧。
在三相系統(tǒng)中,開(kāi)斷如果要在Array29零點(diǎn)熄弧將歷時(shí)3ms(觸頭在兩個(gè)零點(diǎn)中間分離,因此時(shí)的開(kāi)距已足夠大),因此要在開(kāi)距3-4mm熄弧,其間的平均分閘速度應(yīng)為0.8-1.1m/s,折算成現(xiàn)今廣泛采用的6mm平均分閘速度約為1.1-1.3m/s,這數(shù)據(jù)幾乎被國(guó)內(nèi)外的真空斷路器所采納。
然而,這是空載時(shí)對(duì)斷路器機(jī)械操作所測(cè)得的數(shù)據(jù),在開(kāi)斷大電流時(shí),分閘速度將大大超過(guò)此值,這是因?yàn)殡妱?dòng)力的排斥力參與運(yùn)動(dòng),因此,甘肅真空斷路器在同樣的時(shí)間內(nèi)動(dòng)觸頭將運(yùn)行到6-8mm外,為了縮短燃弧時(shí)間,分閘后的第二階段應(yīng)采取特殊緩沖措施,將導(dǎo)電桿運(yùn)動(dòng)的速度及時(shí)大幅度降下來(lái),應(yīng)控制油緩沖的介入時(shí)間。
分閘階段時(shí)觸頭分離要快,但分閘彈簧并沒(méi)有參與,分閘第二階段速度要慢,分閘彈簧太大則不能降低分閘速度,燃弧時(shí)間反而加長(zhǎng)了,并對(duì)第三階段的處理造成了困難。
分閘第三階段(震蕩階段8-11mm):
由于真空斷路器開(kāi)距小,分閘過(guò)程時(shí)間短,快速運(yùn)動(dòng)的觸頭要在這么短的時(shí)間內(nèi)停下來(lái),不論用何種方式,最終的速度變化率還是很大,強(qiáng)烈的震動(dòng)不可避免,因此,余震一般還將延續(xù)30ms。
當(dāng)今,國(guó)內(nèi)外的真空斷路器分閘,動(dòng)觸頭從分離到進(jìn)入震區(qū)一般約歷時(shí)10-12ms,而燃弧時(shí)間也大多為12-15ms。顯然,電弧熔化的觸頭局部表面是進(jìn)入震區(qū)后才開(kāi)始冷卻凝固的。強(qiáng)烈的余震不可避免將液態(tài)金屬飛淺而形成觸頭表面尖狀物和觸頭間懸浮金屬微粒。這是造成重?fù)舸┑耐庖蛑唬@種設(shè)計(jì)上的不足在有限的型式試驗(yàn)中往往不能充分反映出來(lái)。因而長(zhǎng)期以來(lái)人們對(duì)此并無(wú)充分的認(rèn)識(shí)。
總之,真空斷路器的設(shè)計(jì)者應(yīng)對(duì)分閘過(guò)程應(yīng)給予重視,減小運(yùn)動(dòng)部件質(zhì)量,提高初分速度,及時(shí)降低第二階段的分閘速度,縮短燃弧時(shí)間,使電弧熄滅在進(jìn)入震區(qū)前,給觸頭表面一定的冷卻時(shí)間,同時(shí)也要求減弱震動(dòng)強(qiáng)度,使整個(gè)分閘過(guò)程符合以上機(jī)理,這樣有利于提高機(jī)械壽命和電壽命。
張總
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